CN115819904A - 一种玻璃纤维填充聚四氟乙烯防浸透水复合材料及其制备方法与应用 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种玻璃纤维填充聚四氟乙烯防浸透水复合材料及其制备方法与应用，属于高分子复合材料领域。本发明的玻璃纤维填充聚四氟乙烯防浸透水复合材料，包括聚四氟乙烯，分散于所述聚四氟乙烯中的高强无碱玻璃纤维；所述高强无碱玻璃纤维的添加量为聚四氟乙烯质量的25％‑50％。本发明提供的复合材料具有防浸透水、硬度大、耐摩擦等优点，将其放于水中，通过显微镜及目测，该复合材料表面光洁，没有吸附水泡，证明该复合材料具有很好的防浸透水效果，扩大了玻璃纤维填充聚四氟乙烯复合材料的应用范围，可在航空航天领域中广泛应用。
Description
技术领域
本发明属于高分子复合材料领域，具体涉及一种玻璃纤维填充聚四氟乙烯防浸透水复合材料及其制备方法与应用。
背景技术
公开该背景技术部分的信息仅仅旨在增加对本发明的总体背景的理解，而不必然被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已经成为本领域一般技术人员所公知的现有技术。
随着航空、航天事业的迅速发展，对应用于高速、高温、重载等极端条件下的聚合物复合材料的摩擦学性能提出了更为苛刻的要求。以纤维作为增强相的聚合物复合材料可以大幅提升材料的力学性能，进而扩大复合材料的适用范围和使用温度。聚四氟乙烯是一种具有优异的耐高低温性能和化学稳定性、非粘附性、耐候性、阻燃性和良好的自润滑性的氟塑料树脂，其在采用玻璃纤维进行填充改性时得到的制品存在易浸透水的缺点，这严重限制了其在航空航天中的应用。因此，如何克服玻璃纤维填充聚四氟乙烯复合材料存在的易浸透水的问题，从而扩大其应用范围，是现有技术亟需解决的问题。
发明内容
为了解决现有技术的不足，本发明的目的是提供一种玻璃纤维填充聚四氟乙醇防浸透水复合材料及其制备方法与应用，本发明提供的复合材料具有防浸透水、硬度大、耐摩擦等优点。
为了实现上述目的，本发明的技术方案为：
一方面，一种玻璃纤维填充聚四氟乙烯防浸透水复合材料，包括聚四氟乙烯，分散于所述聚四氟乙烯中的高强无碱玻璃纤维；
所述高强无碱玻璃纤维的添加量为聚四氟乙烯质量的25％-50％。
另一方面，上述玻璃纤维填充聚四氟乙烯防浸透水复合材料的制备方法，包括以下步骤：
(1)将聚四氟乙烯树脂及高强无碱玻璃纤维按比例投入预混机混合，取出后投入高速混料机混合，得到玻璃纤维填充聚四氟乙烯复合材料；
(2)将复合材料装入模具进行压制得到毛坯；
(3)将毛坯烧结，得到玻璃纤维填充聚四氟乙烯防浸透水复合材料。
本发明制备的玻璃纤维填充聚四氟乙烯防浸透水复合材料具有防浸透水、硬度大、耐摩擦等优点，因而第三方面，一种上述玻璃纤维填充聚四氟乙烯防浸透水复合材料在机械密封中应用。
本发明的有益效果为：
1、本发明的玻璃纤维填充聚四氟乙烯防浸透水复合材料具有防浸透水、硬度大、耐摩擦等优点，将其放于水中，通过显微镜及目测，该复合材料表面光洁，没有吸附水泡，证明该复合材料具有很好的防浸透水效果。
2、本发明的玻璃纤维填充聚四氟乙烯防浸透水复合材料的制备方法，工艺简单，通过在聚四氟乙烯中填充一种无碱、颗粒细、能够增强增硬的玻璃纤维，使得得到的复合材料具有很好防浸透水效果，克服了常规玻璃纤维填充聚四氟乙烯复合材料，尤其是填充磨碎纤维短切无碱纤维(通称E玻璃纤维)所得制品存在的易浸透水缺点，扩大了玻璃纤维填充聚四氟乙烯复合材料的应用范围。
3、本发明的玻璃纤维填充聚四氟乙烯防浸透水复合材料应用领域范围更广，非常适合在要求汽密性好、硬度大、耐磨擦的机械密封行业中应用，可在航空航天领域中广泛应用。
附图说明
构成本发明的一部分的说明书附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。
图1为本发明实施例1玻璃纤维填充聚四氟乙烯防浸透水复合材料制备方法的流程图；
图2为本发明实施例1制得的玻璃纤维填充聚四氟乙烯防浸透水复合材料浸水时图片；
图3为本发明对比例1制得的玻璃纤维填充聚四氟乙烯防浸透水复合材料浸水时图片；
图4为本发明实施例1制得的玻璃纤维填充聚四氟乙烯防浸透水复合材料SEM图；
图5为本发明对比例1制得玻璃纤维填充聚四氟乙烯防浸透水复合材料SEM图。
具体实施方式
应该指出，以下详细说明都是示例性的，旨在对本发明提供进一步的说明。除非另有指明，本文使用的所有技术和科学术语具有与本发明所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。
需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本发明的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。
鉴于目前玻璃纤维填充聚四氟乙烯复合材料存在易浸透水的缺点，本发明提出了一种玻璃纤维填充聚四氟乙烯防浸透水复合材料及其制备方法与应用。
本发明的一种典型实施方式，提供了一种玻璃纤维填充聚四氟乙烯防浸透水复合材料，包括聚四氟乙烯，分散于所述聚四氟乙烯中的高强无碱玻璃纤维；
所述高强无碱玻璃纤维的添加量为聚四氟乙烯质量的25％-50％。
该实施方式的一些实施例中，所述高强度无碱玻璃纤维，目数1250目，平均粒径范围5-10μm，长径比13：1。
该实施方式的一些实施例中，所述高强无碱玻璃纤维的添加量为聚四氟乙烯质量的25％。
聚四氟乙烯(PTFE)树脂具有耐热性、耐低温性、耐药品性及电气性能，在工程塑料中称为“塑料王”的美誉，并且具有优异的不黏性与自润滑性，是磨擦因数最低的树脂。本发明采用高强无碱玻璃纤维填充聚四氟乙烯，可以提高塑料的强度和硬度、提高尺寸稳定性、减少蠕变，得到了性能优异的高防浸透水复合材料。
本发明的另一种典型实施方式，提供了上述玻璃纤维填充聚四氟乙烯防浸透水复合材料的制备方法，包括以下步骤：
(1)将聚四氟乙烯树脂及高强无碱玻璃纤维按比例投入预混机混合，取出后投入高速混料机混合，得到玻璃纤维填充聚四氟乙烯复合材料；
(2)将复合材料装入模具进行压制得到毛坯；
(3)将毛坯烧结，得到玻璃纤维填充聚四氟乙烯防浸透水复合材料。
该实施方式的一些实施例中，所述预混机混合具体为：在每分钟60-100转预混机中混合5-30分钟取出，优选为在每分钟80转预混机中混合10分钟取出。
该实施方式的一些实施例中，所述高速混料机混合具体为：以每分钟2000-4000r/min转速，混合5-30分钟，优选为以每分钟3000r/min转速，混合5分钟。
该实施方式的一些实施例中，所述压制的压力为25-40Mpa。
该实施方式的一些实施例中，所述烧结为：将毛坯料放入烘箱中，在空气中自由烧结，烧结温度为350-380℃。
该实施方式的一些实施例中，所述制备方法还包括：将得到的玻璃纤维填充聚四氟乙烯防浸透水复合材料成品进行性能检验。
其中，所述性能包括拉伸强度、断裂伸长率、邵氏硬度、比重、外观观测、防浸透水性。
本发明第第三种典型实施方式，提供上述玻璃纤维填充聚四氟乙烯防浸透水复合材料在机械密封中应用。
其中，所述应用为在航空航天领域的机械密封中的应用。
为了使得本领域技术人员能够更加清楚地了解本发明的技术方案，以下将结合具体的实施例详细说明本发明的技术方案。
以下实施例所采用的聚四氟乙烯为济南赛诺富隆新材料公司生产：聚四氟乙烯悬浮细粉(牌号MG40)树脂，平均粒径范围20-27um之间。
以下实施例所采用的高强度无碱玻璃纤维为市场购入，安徽产，目数1250目，平均粒径范围粒径5-10μm左右，长径比13：1。
以下实施例所采用的常规无碱玻璃纤维为市场购入，日本产，目数250-325目之间，平均粒径范围40-7μm之间。
实施例1
一种玻璃纤维填充聚四氟乙烯防浸透水复合材料的制备方法，如图1所示，具体步骤如下：
(1)将高强度无碱玻璃纤维添加到聚四氟乙烯树脂中，高强度无碱玻璃纤维为聚四氟乙烯树脂质量的25％，在每分钟80转预混机中混合10分钟取出，投入到高速混料机，以每分钟3000r/min转速，混合5分钟，得到25高强度无碱玻璃纤维填充聚四氟乙烯复合材料，即填充25％玻璃纤维的聚四氟乙烯复合材料。
(2)在以粉末冶金模压方式，将25高强度无碱玻璃纤维填充聚四氟乙烯复合材料装入模具中，按压力25-40Mpa，压成毛坯。
将预成毛坯放入烘箱中，在空气中自由烧结，烧结温度为365℃，得到25玻璃纤维填充聚四氟乙烯防浸透水复合材料。
3)将25玻璃纤维填充聚四氟乙烯防浸透水复合材料进行检验。
对比例1
一种玻璃纤维填充聚四氟乙烯复合材料的制备方法，与实施例1的区别在于，采用常规无碱玻璃纤维填充聚四氟乙烯树脂。
实施例2
一种玻璃纤维填充聚四氟乙烯防浸透水复合材料的制备方法，与实施例的的区别在于，高强度无碱玻璃纤维为聚四氟乙烯树脂质量的30％。
实施例3
一种玻璃纤维填充聚四氟乙烯防浸透水复合材料的制备方法，与实施例的的区别在于，高强度无碱玻璃纤维为聚四氟乙烯树脂质量的50％。
依据下列标准对实施例1、实施例3、对比例1制备的复合材料进行性能测试，
ASTMD4894-15(拉伸强度/断裂伸长率)；
GB/T2411-2008(邵氏硬度)；
ATSMD792-2007(比重)；
GB/T 3960-2016(摩擦系数)
结果如表1所示。
表1实施例1与对比例1制得的复合材料性能检测结果
由表1可以明显看出，通过电镜及目测实施例1的复合材料浸渍水中，表面没有吸附水泡出现，而对比例1的复合材料表面吸附有大量水泡。同时，实施例1的复合材料与对比例1的复合材料相比，其拉伸强度、断裂伸长率均有所提高，摩擦系数降低，耐磨性增强。
由图2、3、4、5对比可知，实施例1制得的玻璃纤维填充聚四氟乙烯防浸透水复合材料致密，表面无孔洞存在，气密性高，防水效果好。通过对实施例1的高强度无碱玻璃纤维填充聚四氟乙烯防浸透水复合材料性能的检测可确定，此材料应用领域范围更广，尤其适合要求汽密性好、硬度大、耐磨擦的机械密封行业，可在航空航天领域中广泛应用。
以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种玻璃纤维填充聚四氟乙烯防浸透水复合材料，其特征是，包括聚四氟乙烯，分散于所述聚四氟乙烯中的高强无碱玻璃纤维；
所述高强无碱玻璃纤维的添加量为聚四氟乙烯质量的25％-50％。
2.如权利要求1所述玻璃纤维填充聚四氟乙烯防浸透水复合材料，其特征是，所述高强度无碱玻璃纤维，目数1250目，平均粒径范围5-10μm，长径比13：1。
3.如权利要求1所述玻璃纤维填充聚四氟乙烯防浸透水复合材料，其特征是，所述高强无碱玻璃纤维的添加量为聚四氟乙烯质量的25％。
4.权利要求1-3任一所述玻璃纤维填充聚四氟乙烯防浸透水复合材料的制备方法，其特征是，包括以下步骤：
(1)将聚四氟乙烯树脂及高强无碱玻璃纤维按比例投入预混机混合，取出后投入高速混料机混合，得到玻璃纤维填充聚四氟乙烯复合材料；
(2)将复合材料装入模具进行压制得到毛坯；
(3)将毛坯烧结，得到玻璃纤维填充聚四氟乙烯防浸透水复合材料。
5.如权利要求4所述制备方法，其特征是，所述预混机混合具体为：在每分钟60-100转预混机中混合5-30分钟取出，优选为在每分钟80转预混机中混合10分钟取出。
6.如权利要求4所述制备方法，其特征是，所述高速混料机混合具体为：以每分钟2000-4000r/min转速，混合5-30分钟，优选为以每分钟3000r/min转速，混合5分钟。
7.如权利要求4所述制备方法，其特征是，所述压制的压力为25-40Mpa。
8.如权利要求4所述制备方法，其特征是，所述烧结为：将毛坯料放入烘箱中，在空气中自由烧结，烧结温度为350-380℃。
9.如权利要求4所述制备方法，其特征是，所述制备方法还包括将得到的玻璃纤维填充聚四氟乙烯防浸透水复合材料成品进行性能检验；
优选的，所述性能包括拉伸强度、断裂伸长率、邵氏硬度、比重、外观观测、防浸透水。
10.权利要求1-3任一所述玻璃纤维填充聚四氟乙烯防浸透水复合材料在机械密封中应用；
优选的，所述应用为在航空航天领域的机械密封中的应用。
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| 叶素娟;禹权;黄承亚;: "纤维填充PTFE复合材料的摩擦学研究", 塑料工业, no. 06, pages 46 - 49 * |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN115819904B (zh) | 2023-08-22 |
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Denomination of invention: A glass fiber filled polytetrafluoroethylene waterproof composite material and its preparation method and application Granted publication date: 20230822 Pledgee: Shandong science and technology finance Company limited by guarantee Pledgor: JINAN SINOFLON NEW MATERIAL Co.,Ltd. Registration number: Y2023370000141 |
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